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功能方法的形式化的夾具設計過程 摘要 設計工裝夾具是一個非常復雜的過程，依賴于設計者的經驗和他的自身知識達到一個好的設計。為便于自動化的發(fā)展以知識為基礎的應用程序，明確界定的夾具，涉及的知識是一個事先和根本任務進行的設計過程。此外，一個基本的和眾所周知的工程原則應考慮：功能需求及其相關的限制應該是第一個輸入的設計過程?？紤]到這些主要的思想，本文提出了發(fā)展以促進自動化夾具的設計，根據功能的方法。在這方面，該方法已被用來征求摩卡設備知識和統(tǒng)一建模語言被用來代表夾具設計過程。一個方法的基礎上的函數的概念和旨在將這些設計過程的建議。夾具功能要求被定義和形式化。固定功能元素被用來創(chuàng)造一個功能設計方案，鏈接這些要素的功能要求和典型商業(yè)夾具元件已經確定通過表格和規(guī)則映射。最后，一個原型應用基礎知識已經發(fā)展為一個初始驗證的提出的方法。 關鍵詞：夾具設計過程知識建模；夾具，夾具的功能要求 1.簡介 其主要目的是提供一種設計理論，用適當的框架和方法的定義一系列的活動，符合設計過程中的一個產品或系統(tǒng)。一般來說，所有這些確定要求為出發(fā)點的設計過程。在事實上，工程學科處理產品設計可以被定義為一個科學與創(chuàng)建產品定義和工程知識設計解決方案的基礎上的想法和概念源自要求和限制。在這項研究中，考慮到要求一個相關的問題時，以此作為一個廣義的概念，是使明確的含義，主要條款有：功能要求和約束。一個功能要求的，因為它表示了不同的作者，代表什么產品或必須獨立于任何可能的方案。和考慮到一些基本原則的廣泛認可領域的需求工程，我們可以補充的是獨特的和明確的聲明在自然語言中的一個單一功能的書面的方式，它可以排名，跟蹤，測量，驗證，并驗證。一個約束可以被定義為一個限制，一般影響一些這種要求，它限制了各種可能的解決方案同時滿足需求。所以，一個約束應始終鏈接到一個要求，其目的是狹義的設計結果可以接受的解決辦法。在公理化設計理論，功能要求應該被定義的功能域，這對現場的問題是如何定義和功能的產品。該方法用于代表會影響推理過程的設計，在這個意義上，之間的映射功能和物理領域，被后來的一個地方設計解決方案的開發(fā)。其設計方法提供了一個根據“function-behaviour-structure框架，在函數的定義是利用結構行為”。目的是填補這一缺口，使設計師從美聯儲的物理設計解決方案。方法是，產品功能通過它的結構，這似乎導致一個迭代因果關系的方法，在尋求解決直到選定的結構，使預定的功能。采用的方法在本文的研究是根據定義的夾具功能部件（FCC），能夠滿足夾具功能，并在柔性扁平電纜和夾具之間的映射，這樣的商業(yè)元素。先進的方法來定義要求和功能來建立本體。基本上，模型的重要性，主要是有關夾具，功能要求，夾具，夾具元件，制造資源，制造過程，和設計規(guī)則；居住的可能性，自動化設計過程通過發(fā)展知識應用程序或系統(tǒng)。本形式化的功能要求的實現通過應用一個結構化的方式規(guī)范方法論，和UML圖是用來捕獲，代表和正式的知識，是促進自動化的夾具設計過程。IDEF 0方法用來創(chuàng)建一個活動模型夾具設計過程，使確定的信息在每一個不同的任務包括。它已被用來補充IDEF 0模型的代表之間的互動活動過程中。 2，分析機械加工設備的要求 在1節(jié)，分別被定義：功能要求與約束條件。要求總是存在，在他們的方式表達，以及他們是如何集成在產品的設計過程中，一般來說，需求工程是指本學科處理捕獲，形式化， 表示，分析，管理和驗證需求滿足。然而，所有這些方面的需要集成在產品的設計過程， 第一個方面考慮的是如何的要求代表或宣布。因為它已被以前所述，要求明確的表達方式 影響他們的解釋和設計創(chuàng)作解決方案。在這個意義上，它已被廣泛接受，認為使用 在加工，工作是一個關鍵方面，及固定裝置要素是負責滿足這一總體目標。在他們的設計流程，出發(fā)點是定義的加工設備的功能要求和約束。通常，一個夾具的解決方案是由一個或幾個物理元素，作為一個整體設計的夾具方案必須滿足所有準則和相關的政務司司長。定心，定位，夾緊，并支持，可以被認為是功能要求的夾具，夾具必須做什么，獨立于任何特定的解決方案。條款限制，限制各種可能的解決方案”，有許多因素要考慮，主要處理：形狀和尺寸被加工零件的，公差，操作順序，加工策略，切削力，一些設置，設置時間，體積材料批量大小，生產速度，機形態(tài)，機器的能力，成本，等結束時，該解決方案可以通過：準確性，可靠性，和經濟。 3，該方法的形式化該夾具的設計過程 該方法中提出的這項研究的夾具設計過程是基于五個主要的設計階段（編號1–5），命名為：功能要求發(fā)展（法國），定義了夾具設計功能，功能設計的夾具方案，詳細設計夾具方案（日）和夾具的最終解決方案設計驗證。這些階段的目的是定義一個過程連續(xù)反饋，使發(fā)展中國家的夾具設計一個系統(tǒng)，結構和并行方式（圖5）。1階段：第一階段，發(fā)展的功能要求（法國），包括捕獲的知識需要進行設計，加工工藝，夾具。它有2個主要的任務，第一個填充的摩卡形式，和第二形式的功能要求根據結構的2節(jié)中定義的。2階段：第一階段，定義固定功能目的是完成了一套高水平的軟件函數模板，在一個以知識為基礎應用程序允許產生夾具的解決方法符合功能要求定義在前一階段。夾具功能被定義圖形使用一種基于IDEF 0建模。該法允許體現圖形屬性和操作所需的實施一個函數。圖6顯示了一個例子。建議表示是一個高級功能的定義；它是獨立的知識表示將使用執(zhí)行，而不需要從夾具設計師深入了解任何軟件建模技術。定義這些固定功能的第一步是在模型所需的知識工程的應用開發(fā)。例如，考慮到影響夾具穩(wěn)定的一個主要制約因素，夾具功能解決任何要滿足這種約束。要做到這一點，這將是要確定一個夾具功能的穩(wěn)定性圖5。從一個高層次的角度，零件信息（如：材料力學性能，形狀，尺寸和公差），加工工藝信息（例如：機械加工業(yè)務，加工戰(zhàn)略，卷刪除，切削參數，切削工具參數），和夾具功能元素信息（即：功能，約束，規(guī)則，含有量，點向量和應用）。這一信息將有被用來確定一些參數如切削并允許夾緊力。技術，狀態(tài)的部分表面，功能的技術元素，和類之間的聯系零件表面和夾具元件。材料的力學性質，形狀和尺寸的一部分被加工，和相關公差。限制，方向，含有量，接觸參數，和定位點。操作序列，和對于每一個操作：加工策略，切削參數，切割工具，和刪除。一些設置，批量，生產速度，以及目標成本。4階段：第四階段，詳細設計包括建立詳細的解決方案。這基本上是幾何（含體積）與夾具元件，這是特別相關的干涉檢查。不過，在這種情況下空間的可能的解決辦法是減少，最后，第五階段，驗證設計，目的是使最終的評價和驗證的功能符合要求和其相關的約束。 4。夾具設計過程的功能模型 因為它是在介紹中提到，功能設計方法，然而，正如所指出的法國標準化協會之間的關系元素和夾具的商業(yè)組件夾具功能功能代表商業(yè)元素類型選擇，夾具的功能，接觸表面，方法通過在本研究涉及的定義，什么將是第一步，在夾具本體發(fā)展。功能的方法，夾具設計，基于信息模型定義，有一些特點，即：減少一些功能，夾具已經執(zhí)行的可能性，正規(guī)化靈敏度，規(guī)范與定量預選賽，并減少設計空間的使用功能性元素。不過，定義之前任何夾具信息模型，是有必要界定的夾具設計過程和信息流沿它。以下是活動模式在這表示夾具設計過程。本 模型的代表利用IDEF 0和統(tǒng)一建模語言，它允許確定知識單元需要在這些過程，以及它們之間的相互作用，一些作者還使用建模技術代表的過程和一部分的相關信息的夾具設計過程，但沒有采取功能性做法，它輸入起點與知識有關的單位的一部分幾何，制造工藝，加工 資源，和下面的IDEF 0方法，知識單元構成的最終輸出的過程是夾具詳細設計，和夾具裝配圖。資源知識單元的電機單元和模塊化夾具部件。制造工藝，加工操作，切削刀具，切削條件，加工戰(zhàn)略，以及機床的形態(tài)。輸出是一個了解之間的對應部分技術特點和加工操作。 該過程重點是定義的技術特征加工才能完成的部分。它包括輸入的結果從先前的三活動到 它創(chuàng)建的一個清單，加工的特點與他們的相關的尺寸和公差。 5，信息模型，實例，和方法驗證 夾具設計過程建模，確定的知識單元：要求夾具，夾具函數，定義，加工操作，功能設計規(guī)則，詳細設計規(guī)則，夾具資源，和夾具驗證，是仿照在一個面向對象結構，對于其中的一些知識單位，專門為一部分定義和加工業(yè)務這樣的模型，和結果的原型信息和加工計劃。因此，本夾具功能要求必須定義這些活動的一部分 6，結論 一個綜合的方法來設計過程加工設備已通過本研究?；灸繕耸钦降姆椒ù龠M這種設計過程自動化。依賴對調查結果和所得出的結論文獻復習和與夾具設計，一些原則被認為是指導研究。以下是這些原則和他們如何被考慮到：開始的一步是定義的夾具功能要求。這個原則導致形式化的要求，根據一些方法從需求工程，并以功能表達的夾具設計方案，根據標準，這種方法可以驗證設計方案對指定的需求。有需要捕獲和正規(guī)化加工夾具知識。這個原則導致使用一個建模的方法，在這種情況下，信息建模方法最后通過，有需要定義和表面加工夾具設計過程。這個原則導致其定義和表面利用IDEF 0和統(tǒng)一建模語言。有需要定義軟件夾具功能，其目的是創(chuàng)造解決方案，落實夾具功能要求和定義獨立的執(zhí)行系統(tǒng)。這原則，導致一些研究解決方案已在這一領域，特別是優(yōu)化作品，并得出結論，只有高水平描述這功能，其中的信息和基本規(guī)則必要的執(zhí)行被指定的，是可能的地址。然而，復雜程度高的夾具功能，需要進一步調查，以便定義如何分解成低層次同時保持獨立的代表詳細執(zhí)行標準。進行的研究，可以得出這樣的結論，形式化的夾具設計過程的基礎上功能要求允許發(fā)展一個更完整 方法的問題，夾具設計。基本的步驟，和基本輸入到任何實現目標自動化的過程，開始與夾具設計過程，并繼續(xù)與定義的夾具知識要求：夾具，夾具功能單位，一部分定義，加工操作，功能設計規(guī)則，詳細設計規(guī)則，夾具，夾具驗證。 7，參考文獻 [ 1]克帕爾，W貝茨，工程設計系統(tǒng)方法， 其次，施普林格出版社，倫敦，1996。 [2 ]·厄爾曼，T dietterich，斯托弗，一個新型的機械 設計過程的基礎上的經驗數據，人工智能 工程設計和制造（1988）33–52。 [ 3 ]公理化設計：進展與應用，牛津 大學出版社，牛津，2001。 [4 ] B小尼爾森錢，約瑟夫， 功能建模的復雜技術系統(tǒng)（1997）3–16。 [ 5 ]·亨利克森，夾具和夾具設計手冊，工業(yè)出版社，新 紐約，（1973）。 [ 6 ] J . kakish，對設計和開發(fā)的基礎知識 通用模塊化夾具和夾具設計，智能 制造（2000）23–30。 [ 7 ] A .森迪爾庫馬爾，訴subramanuam，K蕭，多智能體 方法對夾具設計，智能制造業(yè)雜志 （2001）31–42。 [ 8 ] K whybrew，A .森迪爾庫馬爾，先進的夾具 設計制造，施普林格出版社，倫敦，1995。 目 錄 前 言 1 1 工藝規(guī)程制定 2 1.1機械加工工藝規(guī)程制訂 2 1.2機械加工工藝規(guī)程的組成 2 1.3制訂機械加工工藝規(guī)程的原始資料 2 2 零件的分析 3 2.1零件的作用 3 2.2零件的工藝分析 3 3 工藝規(guī)程設計 4 3.1基準面的選擇 4 3.1.1 粗基準的選擇原則 4 3.1.2 精基準的選擇原則 4 3.2 制定工藝路線 5 3.3 確定各工序的加工余量、計算工序尺寸及公差 6 3.4 基本工時的確立 8 4 鉆夾具設計 19 4.1定位基準的選擇 19 4.2定位元件的設計 19 4.3切削力及夾緊力計算 19 4.5夾緊力的確定 20 4.5鉆套設計 21 4.6夾具設計及操作簡要說明 23 結 論 24 前 言 機械制造業(yè)是制造具有一定形狀位置和尺寸的零件和產品，并把它們裝備成機械裝備的行業(yè)。機械制造業(yè)的產品既可以直接供人們使用，也可以為其它行業(yè)的生產提供裝備，社會上有著各種各樣的機械或機械制造業(yè)的產品。我們的生活離不開制造業(yè)，因此制造業(yè)是國民經濟發(fā)展的重要行業(yè)，是一個國家或地區(qū)發(fā)展的重要基礎及有力支柱。從某中意義上講，機械制造水平的高低是衡量一個國家國民經濟綜合實力和科學技術水平的重要指標。 錐齒輪座的加工工藝規(guī)程及其鉆、攻4-M8螺紋孔的夾具是在學完了機械制圖、機械制造技術基礎、機械設計、機械工程材料等進行畢業(yè)設計之后的下一個教學環(huán)節(jié)。正確地解決一個零件在加工中的定位，夾緊以及工藝路線安排，工藝尺寸確定等問題，并設計出專用夾具，保證零件的加工質量。本次設計也要培養(yǎng)自己的自學與創(chuàng)新能力。因此本次設計綜合性和實踐性強、涉及知識面廣。所以在設計中既要注意基本概念、基本理論，又要注意生產實踐的需要，只有將各種理論與生產實踐相結合，才能很好的完成本次設計。 本設計選用錐齒輪座來進行工藝編制與夾具設計，以說明書、繪圖為主，設計手冊與國家標準為附來進行詳細說明。 1 工藝規(guī)程制定 1.1機械加工工藝規(guī)程制訂 1、工藝規(guī)程 規(guī)定產品或零部件制造工藝過程和操作方法等的工藝文件。 2、制訂工藝規(guī)程的原則 保證圖樣上規(guī)定的各項技術要求，有較高的生產效率，技術先進，經濟效益高，勞動條件良好。 3、制訂工藝規(guī)程的原始資料 4、制訂工藝規(guī)程的程序 計算生產綱領，確定生產類型；分析產品裝配圖，對零件圖樣進行工藝審查；確定毛坯的種類、形狀、尺寸及精度；擬訂工藝路線（劃分工藝過程的組成、選擇定位基準、選擇零件表面的加工方法、安排加工順序、選擇機床設備等）；進行工序設計（確定各工序加工余量、工序尺寸及公差，選擇工藝裝備，計算時間定額等；確定工序的技術要求及檢驗方法，填寫工藝文件。 1.2機械加工工藝規(guī)程的組成 工藝過程由若干個按著一定順序排列的工序組成。工序是工藝過程的基本單元，也是生產組織和計劃的基本單元。工序又可細分為若干個安裝、工位及工步等。 1、 工序 一個或一組人，在一個工作地對同一個或同時對幾個工件所連續(xù)完成的一部分工藝過程。 2、 安裝 工件經一次裝夾后所完成的那一部分工序 3、 工位 為了完成一定的工序部分，一次裝夾工件后，工件與夾具或設備的可動部分相對刀具或設備的固定部分占據每一位置所完成的那部分工序。 4、 工步 在加工表面和加工工具不變的情況下所連續(xù)完成的那一部分工序 5、 走刀 在一個工步內當被加工表面的切削余量較大，需分幾次切削時，則每進行一次切削稱為一次走刀。 1.3制訂機械加工工藝規(guī)程的原始資料 產品裝配圖及零件圖；產品質量的驗收標準；產品的生產綱領及生產類型；原材料及毛坯的生產水平；現場生產條件（機床設備與工藝裝備、工人技術水平等）；國內外有關工藝、技術發(fā)展狀況。 2 零件的分析 2.1零件的作用 錐齒輪座是一個典型的交叉孔零件，主要應用在混凝土拖泵中導向輪部件上，其上要安裝兩個配對錐齒輪座，因此主要的工作表面為Φ90mm和Φ52mm的兩個孔。 2.2零件的工藝分析 對該零件的平面、孔和螺紋進行加工，具體要求如下： Φ155下端面 粗糙度Ra6.3 Φ73孔 粗糙度Ra6.3 Φ90孔 粗糙度Ra1.6 Φ155上端面 粗糙度Ra3.2 Φ100端面 粗糙度Ra6.3 Φ100外圓 粗糙度Ra1.6 Φ80沉孔 粗糙度Ra6.3 Φ82端面 粗糙度Ra6.3 Φ52孔 粗糙度Ra1.6 4-M8螺紋 粗糙度Ra12.5 M3螺紋 粗糙度Ra12.5 3-M6螺紋 粗糙度Ra12.5 4-M5螺紋 粗糙度Ra12.5 2-Φ8錐孔 粗糙度Ra6.3 3 工藝規(guī)程設計 3.1基準面的選擇 基面的選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一?；孢x擇的正確、合理，可以保證質量，提高生產效率。否則，就會使加工工藝過程問題百出，嚴重的還會造成零件大批報廢，使生產無法進行。 3.1.1 粗基準的選擇原則 1）如果必須首先保證工件上加工表面與不加工表面 之間的位置要求，應以不加工表面作為粗基準。如果在工件上有很多不需加工的表面，則應以其中與加工面位置精度要求較高的表面作粗基準。 2）如果必須首先保證工件某重要表面的加工余量均勻，應選擇該表面作精基準。 3）如需保證各加工表面都有足夠的加工余量，應選加工余量較小的表面作粗基準。 4）選作粗基準的表面應平整，沒有澆口、冒口、飛邊等缺陷，以便定位可靠。 5）粗基準一般只能使用一次，特別是主要定位基準，以免產生較大的位置誤差。 3.1.2 精基準的選擇原則 選擇精基準時要考慮的主要問題是如何保證設計技術要求的實現以及裝夾準確、可靠、方便。 精基準選擇應當滿足以下要求： 1）用設計基準作為定位基準，實現“基準重合”，以免產生基準不重合誤差。 2）當工件以某一組精基準定位可以較方便地加工很多表面時，應盡可能采用此組精基準定位，實現“基準統(tǒng)一”，以免生產基準轉換誤差。 3）當精加工或光整加工工序要求加工余量盡量小而均勻時，應選擇加工表面本身作為精基準，即遵循“自為基準”原則。該加工表面與其他表面間的位置精度要求由先行工序保證。 4）為獲得均勻的加工余量或較高 的位置精度，可遵循“互為基準”、反復加工的原則。 5）有多種方案可供選擇時應選擇定位準確、穩(wěn)定、夾緊可靠，可使夾具結構簡單的表面作為精基準。 3.2 制定工藝路線 制定工藝路線的出發(fā)點，應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證。在生產綱領以確定為大批生產的條件下，可采用通用機床配以專用工夾具，并盡量使工序集中來提高生產效率。除此以外，還應考慮經濟效果，以便降低生產成本。 最終工藝方案如下： 工序01：金屬型澆注 工序02：時效處理以消除內應力 工序03：以Φ155外圓作為定位基準，粗車Φ155下端面、Φ73孔、Φ90孔、半精車Φ90孔 工序04：以Φ90孔作為定位基準，粗車Φ155上端面、Φ100端面、Φ100外圓、Φ80沉孔 、半精車Φ155上端面、Φ100外圓、精車Φ100外圓、潔角 工序05：以Φ155外圓作為定位基準，精車Φ90孔、車槽 工序06：以Φ90孔作為定位基準，粗車Φ82端面、Φ52孔、半精車、精車Φ52孔 工序07：以Φ90孔作為定位基準，鉆4-M8螺紋底孔Φ6.8深21、攻4-M8深18螺紋 工序08：以Φ90孔作為定位基準，鉆M3螺紋底孔Φ2.55深8、攻M3深6螺紋 工序09：以Φ90孔作為定位基準，鉆3-M6螺紋底孔Φ5.1深15、攻M6深12螺紋 工序10：以Φ73孔作為定位基準，鉆4-M5螺紋底孔Φ4.25深15、攻M5深12螺紋 工序11：以Φ90孔作為定位基準，配作2-Φ8錐孔 工序12：鉗工去毛刺 工序13：檢驗至圖紙要求 工序14：包裝、入庫 3.3 確定各工序的加工余量、計算工序尺寸及公差 1. Φ155下端面的加工余量 查《機械制造工藝設計簡明手冊》表2.2-4，得鑄件的單邊加工余量Z=2.5mm,鑄件尺寸公差為CT8級，表面粗糙度Ra為6.3。根據《機械制造工藝設計簡明手冊》表1.4-8，一步車削（即粗車、半精車）方可滿足其精度要求。 2. Φ73孔的加工余量 查《機械制造工藝設計簡明手冊》表2.2-4，得鑄件的單邊加工余量Z=1.5mm,鑄件尺寸公差為CT8級，表面粗糙度Ra為6.3。根據《機械制造工藝設計簡明手冊》表1.4-8，一步車削（即粗車、半精車）方可滿足其精度要求。 3. Φ90孔 的加工余量 查《機械制造工藝設計簡明手冊》表2.2-4，得鑄件的單邊加工余量Z=8.5mm,鑄件尺寸公差為CT8級，表面粗糙度Ra為1.6。根據《機械制造工藝設計簡明手冊》表1.4-8，三步車削（即粗車、半精車、精車）方可滿足其精度要求。 粗車 單邊余量Z=8.0mm 半精車 單邊余量Z=0.4mm 精車 單邊余量Z=0.1mm 4. Φ155上端面的加工余量 查《機械制造工藝設計簡明手冊》表2.2-4，得鑄件的單邊加工余量Z=2.5mm,鑄件尺寸公差為CT8級，表面粗糙度Ra為3.2。根據《機械制造工藝設計簡明手冊》表1.4-8，兩步車削（即粗車、半精車）方可滿足其精度要求。 粗車 單邊余量Z=2.0mm 半精車 單邊余量Z=0.5mm 5. Φ100端面 的加工余量 查《機械制造工藝設計簡明手冊》表2.2-4，得鑄件的單邊加工余量Z=2.0mm,鑄件尺寸公差為CT8級，表面粗糙度Ra為6.3。根據《機械制造工藝設計簡明手冊》表1.4-8，一步車削（即粗車）方可滿足其精度要求。 6. Φ100外圓的加工余量 查《機械制造工藝設計簡明手冊》表2.2-4，得鑄件的單邊加工余量Z=1.5mm,鑄件尺寸公差為CT8級，表面粗糙度Ra為1.6。根據《機械制造工藝設計簡明手冊》表1.4-8，三步車削（即粗車、半精車、精車）方可滿足其精度要求。 粗車 單邊余量Z=1.0mm 半精車 單邊余量Z=0.4mm 精車 單邊余量Z=0.1mm 7.Φ80沉孔 的加工余量 查《機械制造工藝設計簡明手冊》表2.2-4，得鑄件的單邊加工余量Z=3.5mm,鑄件尺寸公差為CT8級，表面粗糙度Ra為6.3。根據《機械制造工藝設計簡明手冊》表1.4-8，一步車削（即粗車）方可滿足其精度要求。 8.Φ82端面加工余量 查《機械制造工藝設計簡明手冊》表2.2-4，得鑄件的單邊加工余量Z=2.0mm,鑄件尺寸公差為CT8級，表面粗糙度Ra為6.3。根據《機械制造工藝設計簡明手冊》表1.4-8，一步車削（即粗車）方可滿足其精度要求。 9.Φ52孔加工余量 查《機械制造工藝設計簡明手冊》表2.2-4，得鑄件的單邊加工余量Z=1.5mm,鑄件尺寸公差為CT8級，表面粗糙度Ra為1.6。根據《機械制造工藝設計簡明手冊》表1.4-8，三步車削（即粗車、半精車、精車）方可滿足其精度要求。 粗車 單邊余量Z=1.0mm 半精車 單邊余量Z=0.4mm 精車 單邊余量Z=0.1mm 10. 4-M8螺紋的加工余量 查《機械制造工藝設計簡明手冊》表2.2-4，因其加工螺紋的尺寸不大故采用實心鑄造，鑄件尺寸公差為CT8級，表面粗糙度Ra為12.5。根據《機械制造工藝設計簡明手冊》表1.4-8，鉆.攻即可方可滿足其精度要求。 鉆 單邊余量Z=3.4mm 攻 單邊余量Z=0.6mm 11. M3螺紋的加工余量 查《機械制造工藝設計簡明手冊》表2.2-4，因其加工螺紋的尺寸不大故采用實心鑄造，鑄件尺寸公差為CT8級，表面粗糙度Ra為12.5。根據《機械制造工藝設計簡明手冊》表1.4-8，鉆.攻即可方可滿足其精度要求。 鉆 單邊余量Z=1.275mm 攻 單邊余量Z=0.225mm 12. 3-M6螺紋的加工余量 查《機械制造工藝設計簡明手冊》表2.2-4，因其加工螺紋的尺寸不大故采用實心鑄造，鑄件尺寸公差為CT8級，表面粗糙度Ra為12.5。根據《機械制造工藝設計簡明手冊》表1.4-8，鉆.攻即可方可滿足其精度要求。 鉆 單邊余量Z=2.55mm 攻 單邊余量Z=0.45mm 13. 4-M5螺紋的加工余量 查《機械制造工藝設計簡明手冊》表2.2-4，因其加工螺紋的尺寸不大故采用實心鑄造，鑄件尺寸公差為CT8級，表面粗糙度Ra為12.5。根據《機械制造工藝設計簡明手冊》表1.4-8，鉆.攻即可方可滿足其精度要求。 鉆 單邊余量Z=2.125mm 攻 單邊余量Z=0.375mm 14. 2-Φ8錐孔的加工余量 查《機械制造工藝設計簡明手冊》表2.2-4，因其加工表面的尺寸不大故采用實心鑄造,鑄件尺寸公差為CT8級，表面粗糙度Ra為6.3。根據《機械制造工藝設計簡明手冊》表1.4-8，一步鉆削方可滿足其精度要求。 3.4 基本工時的確立 工序01：金屬型澆注 工序02：時效處理以消除內應力 工序03：以Φ155外圓作為定位基準，粗車Φ155下端面、Φ73孔、Φ90孔、半精車Φ90孔 工步一：粗車Φ155下端面 1、 切削用量 機床為C620-1型臥式車床， 所選刀具為YT5硬質合金端面車刀。根據《切削用量簡明手冊》第一部分表1.1，由于C620-1型臥式車床的中心高度為200mm（表1.30），故選刀桿尺寸B×H=16mm×25mm，刀片厚度為4.5mm。根據表1.3，選擇車刀幾何形狀為卷屑槽帶倒棱型前刀面，前角，后角，主偏角，副偏角，刃傾角，刀尖圓弧半徑。 1） 確定切削深度 由于單邊余量為2.5mm，可在1次走刀內切完。 2） 確定進給量 根據表1.4，在粗車QT500-7、刀桿尺寸為16mm×25mm、≤3mm、工件直徑為0～100mm時，=0.1～0.6mm/r 按C620-1型臥式車床的進給量（表4.2-9），選擇=0.27mm/r 確定的進給量尚需滿足機床進給機構強度的要求，故需進行校驗。 根據表1.30，C620-1機床進給機構允許的進給力=3530N。 根據表1.21，當≤2mm,≤0.35mm/r，，=450m/min(預計)時，進給力=760N。 的修正系數為=0.1，=1.17（表1.29-2），故實際進給力為 =760×1.17N=889.2N 由于切削時的進給力小于機床進給機構允許的進給力，故所選=0.27mm/r可用。 3） 選擇車刀磨鈍標準及耐用度 根據表1.9，車刀后刀面最大磨損量取為1mm，可轉位車刀耐用度T=30min。 4） 確定切削速度 切削速度可根據公式計算，也可直接由表中查出。現采用查表法確定切削速度。 根據表1.10，當用YT15硬質合金車刀加工鑄件，≤3mm，≤0.25mm/r，切削速度=450m/min。 切削速度的修正系數為=0.8，=0.65，=0.81,=1.15,==1.0 (均見表1.28），故=4500.80.650.811.15m/min≈218m/min ≈448r/min 按C620-1機床的轉速(表4.2-8），選擇=460r/min 則實際切削速度=218m/min 5） 校驗機床功率 由表1.24，≤3mm，≤0.27mm/r，≥46m/min時，=1.7KW。 切削功率的修正系數=1.17，，=1.13，=0.8，=0.65（表1.28），故實際切削時的功率為=0.72KW 根據表1.30，當=460r/min時，機床主軸允許功率=5.9KW。<，故所選的切削用量可在C620-1機床上進行。 最后決定的切削用量為=2.5mm，=0.27mm/r，=460r/min，=218m/min 2、 確定粗車Φ155下端面的基本時間 ， 式中 =17.5mm，=2.5mm，=4mm，=0mm，=0.27mm/r，=460r/min,=1 則 工步二：粗車Φ73孔的基本時間 ， 式中 =94mm，=1.5mm，=4mm，=0mm，=0.27mm/r，=460r/min,=1 則 工步三：粗車Φ73孔至Φ89的基本時間 ， 式中 =63mm，=4.0mm，=4mm，=0mm，=0.27mm/r，=460r/min,=1 則 工步四：半精車Φ89孔至Φ89.8的基本時間 1、 =0.4mm 2、 =0.15mm/r 3、 =6000.80.650.811.15m/min≈290.7m/min =600r/min 4、確定基本工時 ， 式中 =63m，=0.4mm，=0mm，=0mm，=0.15mm/r，=600r/min,=1 則 工序04：以Φ90孔作為定位基準，粗車Φ155上端面、Φ100端面、Φ100外圓、Φ80沉孔 、半精車Φ155上端面、Φ100外圓、精車Φ100外圓、潔角 工步一：粗車Φ155上端面的基本時間 ， 式中 =26mm，=2.0mm，=4mm，=0mm，=0.27mm/r，=460r/min,=1 則 工步二：粗車Φ100端面的基本時間 ， 式中 =15mm，=2.0mm，=4mm，=0mm，=0.27mm/r，=460r/min,=1 則 工步三：粗車Φ103外圓至Φ101外圓的基本時間 ， 式中 =19.5mm，=1.0mm，=4mm，=0mm，=0.27mm/r，=460r/min,=1 則 工步四：粗車Φ80沉孔的基本時間 ， 式中 =15mm，=3.5mm，=4mm，=0mm，=0.27mm/r，=460r/min,=1 則 工步五：半精車Φ155上端面的基本時間 ， 式中 =27mm，=0.4mm，=4mm，=0mm，=0.15mm/r，=600r/min,=1 則 工步六：半精車Φ101外圓至Φ100.2外圓的基本時間 ， 式中 =20mm，=0.4mm，=4mm，=0mm，=0.15mm/r，=600r/min,=1 則 工步七：精車Φ100.2外圓至Φ100外圓的基本時間 1、 =0.1mm 2、 =0.1mm/r 3、 =8000.80.650.811.15m/min≈387.6m/min =760r/min 4、確定基本工時 ， 式中 =20m，=0.1mm，=0mm，=0mm，=0.1mm/r，=760r/min,=1 則 工步八：潔角 工序05：以Φ155外圓作為定位基準，精車Φ90孔、車槽 工步一：精車Φ89.8孔至Φ90孔的基本時間 ， 式中 =63mm，=0.1mm，=4mm，=0mm，=0.1mm/r，=760r/min,=1 則 工步二：車槽 工序06：以Φ90孔作為定位基準，粗車Φ82端面、Φ52孔、半精車、精車Φ52孔 工步一：粗車Φ82端面的基本時間 ， 式中 =16.5mm，=2.0mm，=4mm，=0mm，=0.27mm/r，=460r/min,=1 則 工步二：粗車Φ49孔至Φ51外圓的基本時間 ， 式中 =59mm，=1.0mm，=4mm，=0mm，=0.27mm/r，=460r/min,=1 則 工步三：半精車Φ51孔至Φ51.8外圓的基本時間 ， 式中 =59mm，=0.4mm，=4mm，=0mm，=0.15mm/r，=600r/min,=1 則 工步四：精車Φ51.8孔至Φ512外圓的基本時間 ， 式中 =59mm，=0.1mm，=4mm，=0mm，=0.1mm/r，=760r/min,=1 則 工序07：以Φ90孔作為定位基準，鉆4-M8螺紋底孔Φ6.8深21、攻4-M8深18螺紋 工步一：4-M8螺紋底孔Φ6.8深21 選用高速鋼錐柄麻花鉆（《工藝》表3.1－6） 由《切削》表2.7和《工藝》表4.2－16查得 （《切削》表2.15） 562r/min 按機床選取n=500r/min 切削工時： ，，則機動工時為 工步二：攻4-M8深18螺紋 選擇M8mm高速鋼機用絲錐 等于工件螺紋的螺距，即f=0.6mm/r 299r/min 按機床選取n=315r/min 切削工時： ，，則機動工時為 工序08：以Φ90孔作為定位基準，鉆M3螺紋底孔Φ2.55深8、攻M3深6螺紋 工步一：鉆M3螺紋底孔Φ2.55深8 選用高速鋼錐柄麻花鉆（《工藝》表3.1－6） 由《切削》表2.7和《工藝》表4.2－16查得 （《切削》表2.15） 500r/min 按機床選取n=545r/min 切削工時： ，，則機動工時為 工步二：攻M3深6螺紋 選擇M3mm高速鋼機用絲錐 等于工件螺紋的螺距，即f=0.225mm/r 318r/min 按機床選取n=272r/min 切削工時： ，，則機動工時為 工序09：以Φ90孔作為定位基準，鉆3-M6螺紋底孔Φ5.1深15、攻M6深12螺紋 工步一：鉆3-M6螺紋底孔Φ5.1深15 選用高速鋼錐柄麻花鉆（《工藝》表3.1－6） 由《切削》表2.7和《工藝》表4.2－16查得 （《切削》表2.15） 500r/min 按機床選取n=500r/min 切削工時： ，，則機動工時為 工步二：攻M6深12螺紋 選擇M6mm高速鋼機用絲錐 等于工件螺紋的螺距，即f=0.45mm/r 398r/min 按機床選取n=400r/min 切削工時： ，，則機動工時為 工序10：以Φ73孔作為定位基準，鉆4-M5螺紋底孔Φ4.25深15、攻M5深12螺紋 工步一：鉆4-M5螺紋底孔Φ4.25深15 選用高速鋼錐柄麻花鉆（《工藝》表3.1－6） 由《切削》表2.7和《工藝》表4.2－16查得 （《切削》表2.15） 525r/min 按機床選取n=500r/min 切削工時： ，，則機動工時為 工步二：攻M5深12螺紋 選擇M5mm高速鋼機用絲錐 等于工件螺紋的螺距，即f=0.375mm/r 382r/min 按機床選取n=400r/min 切削工時： ，， 則機動工時為 工序11：以Φ90孔作為定位基準，配作2-Φ8錐孔 選用高速鋼錐柄麻花鉆（《工藝》表3.1－6） 由《切削》表2.7和《工藝》表4.2－16查得 （《切削》表2.15） 597r/min 按機床選取n=545r/min 切削工時： ，，則機動工時為 工序12：鉗工去毛刺 工序13：檢驗至圖紙要求 工序14：包裝、入庫 4 鉆夾具設計 為了提高勞動生產率，保證加工質量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。有老師分配的任務，我被要求設計工序13：鉆Φ8孔，選用機床：Z525立式鉆床. 4.1定位基準的選擇 以工件Φ155下端面及Φ90孔和Φ82外圓面作為定位基準，工件Φ155下端面與支承板相配合，限制三個自由度(即X軸轉動、Y軸轉動和Z軸移動)，Φ90孔與定位銷相配合，限制兩個自由度(即X軸移動和Y軸移動)，Φ82外圓面與A型固定式定位銷相配合，限制一個自由度(即Z軸轉動)。共限制六個自由度，屬于完全定位。 4.2定位元件的設計 本工序選用工件Φ155下端面及Φ90孔和Φ82外圓面來定位，對應的定位元件是支承板和定位銷及A型固定式定位銷。 4.3切削力及夾緊力計算 1、 基準位移誤差 由于定位副的制造誤差或定位副配合同間所導致的定位基準在加工尺寸方向上最大位置變動量，稱為基準位移誤差，用表示。 工件工件Φ155下端面及Φ90孔和Φ82外圓面定位鉆孔，如果工件內孔直徑與軸外圓直徑做成完全一致，做無間隙配合，即孔的中心線與軸的中心線位置重合，則不存在因定位引起的誤差。但實際上，軸和工件內孔都有制造誤差，于是工件套在軸上必然會有間隙，孔的中心線與軸的中心線位置不重合，導致這批工件的加工尺寸H中附加了工件定位基準變動誤差，其變動量即為最大配合間隙。按下式計算 式中 ——基準位移誤差，mm ——孔的最大直徑，mm ——軸的最小直徑，mm =0.0355mm 2、 基準不重合誤差 加工尺寸h的基準是外圓柱面的母線上，但定位基準是工件圓柱孔中心線。這種由于工序基準與定位基準不重合導致的工序基準在加工尺寸方向上的最大位置變動量，稱為基準不重合誤差，用表示?；鶞什恢睾险`差為= 式中 ——基準不重合誤差，mm ——工件的最大外圓面積直徑公差，mm = 4.5夾緊力的確定 （1）切屑力計算 查表1-2-3 圓周力： 徑向力： 軸向力： 其中： 查《機床夾具手冊》表1-2-4， 表1-2-5 表1-2-6 由上得：Fc=725N，Fp=459N，Ff=695N （2）夾緊力的計算 選用夾緊螺釘夾緊機 由 其中f為夾緊面上的摩擦系數，取 F=+G G為工件自重 夾緊螺釘： 公稱直徑d=10mm，材料45鋼 性能級數為6.8級 螺釘疲勞極限： 極限應力幅： 許用應力幅： 螺釘的強度校核：螺釘的許用切應力為 [s]=3.5~4 取[s]=4 得 滿足要求 經校核： 滿足強度要求，夾具安全可靠 4.5鉆套設計 4-M8螺紋孔加工需鉆、攻，為了我們鉆后及時攻，故選用快換鉆套（其結構如下圖所示）以減少更換鉆套的輔助時間。根據工藝要求：。即先用Φ6.8的麻花鉆鉆孔。查機床夾具標準件可知Φ6.8相配的快換鉆套的具體結構如下 具體的尺寸如下 因為鉆套和夾具體是間隙配合，加工的時間鉆套靠壓緊螺釘把他壓緊在鉆模板上，以防止加工的時間工件的旋轉，有上圖可知和鉆套相配的螺釘的尺寸為M6，查機床夾具標準件可知，M6鉆套壓緊螺釘的具體結構如下 具體的尺寸如下 4.6夾具設計及操作簡要說明 如前所述，在設計夾具時，應該注意提高勞動生產率避免干涉。應使夾具結構簡單，便于操作，降低成本。提高夾具性價比。本道工序為鉆床夾具選擇由心軸、快換墊圈和帶肩螺母組成夾緊機構夾緊工件。本工序為鉆削余量小，鉆削力小，所以一般的手動夾緊就能達到本工序的要求。 結 論 課程設計即將結束了，時間雖然短暫但是它對我們來說受益菲淺的，通過這次的課程設計使我們不再是只知道書本上的空理論，不再是紙上談兵，而是將理論和實踐相結合進行實實在在的設計，使我們不但鞏固了理論知識而且掌握了設計的步驟和要領，使我們更好的利用圖書館的資料，更好的更熟練的利用我們手中的各種設計手冊和AUTOCAD等制圖軟件，為我們進行畢業(yè)設計打下了良好的基礎。 課程設計使我們認識到了只努力的學好書本上的知識是不夠的，還應該更好的做到理論和實踐的結合。因此同學們非常感謝老師給我們的辛勤指導，使我們學到了好多，也非常珍惜學院給我們的這次設計的機會。 致 謝 這次課程設計使我收益不小，為我今后的學習和工作打下了堅實和良好的基礎。但是，查閱資料尤其是在查閱切削用量手冊時，數據存在大量的重復和重疊，由于經驗不足，在選取數據上存在一些問題，不過我的指導老師每次都很有耐心地幫我提出寶貴的意見，在我遇到難題時給我指明了方向，最終我很順利的完成了課程設計。 這次課程設計成績的取得，與指導老師的細心指導是分不開的。在此，我衷心感謝我的指導老師，特別是每次都放下她的休息時間，耐心地幫助我解決技術上的一些難題，她嚴肅的科學態(tài)度，嚴謹的治學精神，精益求精的工作作風，深深地感染和激勵著我。從課題的選擇到項目的最終完成，她都始終給予我細心的指導和不懈的支持。多少個日日夜夜，她不僅在學業(yè)上給我以精心指導，同時還在思想、生活上給我以無微不至的關懷，除了敬佩指導老師的專業(yè)水平外，她的治學嚴謹和科學研究的精神也是我永遠學習的榜樣，并將積極影響我今后的學習和工作。在此謹向指導老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。 參 考 文 獻 1， 鄒青 主編 機械制造技術基礎課程設計指導教程 北京： 機械工業(yè)出版社 2004，8 2， 趙志修 主編 機械制造工藝學 北京： 機械工業(yè)出版社 1984，2 3， 孫麗媛 主編 機械制造工藝及專用夾具設計指導 北京：冶金工業(yè)出版社 2002，12 4， 李洪 主編 機械加工工藝手冊 北京： 北京出版社 1990，12 5， 鄧文英 主編 金屬工藝學 北京： 高等教育出版社 2000 6， 黃茂林 主編 機械原理 重慶： 重慶大學出版社 2002，7 7， 丘宣懷 主編 機械設計 北京： 高等教育出版社 1997 8， 儲凱 許斌 等主編 機械工程材料 重慶： 重慶大學出版社 1997，12 9， 廖念釗 主編 互換性與技術測量 北京： 中國計量出版社 2000，1 10，樂兌謙 主編 金屬切削刀具 北京： 機械工業(yè)出版社 1992，12 11，李慶壽 主編 機床夾具設計 北京： 機械工業(yè)出版社 1983，4 12，陶濟賢 主編 機床夾具設計 北京： 機械工業(yè)出版社 1986，4 13， 機床夾具結構圖冊 貴州：貴州人民出版社 1983，7 14，龔定安 主編 機床夾具設計原理 陜西：陜西科技出版社，1981,7 15，李益民 主編 機械制造工藝學習題集 黑龍江： 哈兒濱工業(yè)大學出版社 1984, 7 16, 周永強等 主編 高等學校畢業(yè)設計指導 北京： 中國建材工業(yè)出版社 2002,12 17，李益民等 主編 機械制造工藝設計簡明手冊 北京： 機械工業(yè)出版社 1992，12 18，徐鴻本等 主編 切削手冊 北京： 機械工業(yè)出版社 2003，11 27